氧化锆纤维的ppt下载

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由单斜相向四方相转化时会伴随有7%左右的体积变化。加热时由单斜- ZrO2 →四方- ZrO2 ，体积收缩。冷却时由四方- ZrO2 →单斜- ZrO2 ，体积膨胀。但这种收缩与膨胀并不发生在同一温度，前者约在1200 ℃，后者约在1000 ℃。RyW红软基地
部分稳定氧化锆陶瓷的制备RyW红软基地
采用高纯超细粉末，含3-4的Y2O3稳定剂，经造粒、成型、在空气或者氧化气氛下1450-1700℃烧结，为了防止晶粒长大，尽可能采用较低的烧结温度。温度过低成瓷性能差，温度过高变形大，韧性差。RyW红软基地
韧化陶瓷RyW红软基地
适当提高烧结温度使TZP组织中一部分晶粒长大到超过相转变临界尺寸DC， 则冷却时D> DC的晶粒转变为单斜相，在室温下得到单斜与四方共存的双相组织。这种组织在应力诱发相变韧化和微裂纹韧化等多种复合韧化作用下可以获得很高的韧性。RyW红软基地
可用于：气缸内壁、活塞、盖板、气门座，轴承RyW红软基地
由于不与生物发生反应，可用于生物陶瓷材料。RyW红软基地
氧化锆拉丝模与研磨环RyW红软基地
氧化锆陶瓷轴承RyW红软基地
陶瓷厨具和办公用品RyW红软基地
手表表壳RyW红软基地
光纤连接器RyW红软基地
 氧化锆陶瓷人工关节球RyW红软基地
陶瓷关节RyW红软基地
ZrO2 增韧陶瓷机理RyW红软基地
陶瓷材料虽然有许多优越的特性，如高温力学性能、抗化学侵蚀性能、电绝缘性、较高的硬度和耐磨性等。但由于其结构决定了陶瓷材料缺乏象金属那样在受力状态下发生滑移引起塑性变形的能力，容易产生缺陷，存在裂纹，且易于导致高度的应力集中，因而决定了陶瓷材料脆性的本质。RyW红软基地
因此，改善陶瓷材料的脆性是陶瓷学家的长期关注的问题。近年来，纤维补强及氧化锆相变增韧在实践中被证实对改善陶瓷的脆性以及强化陶瓷是两条有效的途径。RyW红软基地
1、ZrO2相变增韧机理RyW红软基地
利用ZrO2增韧陶瓷，是通过四方相ZrO2（t-ZrO2 ）转变成单斜相ZrO2 （m-ZrO2 ）马氏体相变(martemsitic transformation)来实现的。RyW红软基地
ZrO2增韧机制有许多种：应力诱导相变增韧、相变诱发微裂纹增韧、表面诱发强韧化等。RyW红软基地
1）相变增韧RyW红软基地
ZrO2 颗粒弥散在其它陶瓷基体中，当基体对ZrO2颗粒有足够的正应力，而ZrO2的颗粒度又足够小，则其相变温度可降至室温以下，这样在室温时ZrO2 仍可以保持四方相。当材料受到外应力时，基体对ZrO2 的压抑作用得到松弛，ZrO2 颗粒即发生四方相到单斜相的转变，并在基体中引起微裂纹，从而吸收了主裂纹扩展的能量，达到增加断裂韧性的效果，这就是ZrO2 的相变增韧。RyW红软基地
氧化锆相变的能量变化可以用下式表示：RyW红软基地
ΔUm/t=-ΔUchem+ΔUT-ΔUa+ΔSRyW红软基地
其中： ΔUm/t：单位体积相变引起的自由能变化RyW红软基地
            ΔUchem：单斜相与四方相之间的化学自由能差RyW红软基地
            ΔUT：相变弹性应变能的变化RyW红软基地
           ΔUa：外力引发相变所消耗的能量RyW红软基地
           ΔS：单斜相与四方相的界面能之差，与其它项相比，较小，可忽略。RyW红软基地
ΔUm/t≤0时发生相变RyW红软基地
即：ΔUchem≥ΔUT-ΔUaRyW红软基地
ΔUa＝1/2σa×ΔV＝ 1/2σaεVRyW红软基地
其中σa为外加应力，ε为外加应力引起的应变，单位体积，V=1RyW红软基地
2）微裂纹增韧RyW红软基地
部分稳定ZrO2 陶瓷在由四方相向单斜相转变，相变出现了体积膨胀而导致产生微裂纹。这样由ZrO2 陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，以及裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起着分散主裂纹尖端能量的作用。从而提高了断裂能，称为微裂纹增韧。RyW红软基地
微裂纹增韧的机理：是ZrO2 弥散粒子由四方相向单斜相转化引起的体积膨胀，以及由之诱发的弹性压应变能或激发产生的微裂纹，阻碍了主裂纹的扩展或释放其能量，达到韧化提高强度的目的。RyW红软基地
（1）烧结冷却过程中， D> DC的晶粒发生相变而产生裂纹RyW红软基地
其中有些晶粒虽然满足D> DC但是相变所产生的体积变化只能在周围产生残余应力，不足以产生裂纹，产生裂纹还有一个更高的临界裂纹直径Dm，RyW红软基地
只有D> Dm时才产生微裂纹。RyW红软基地
Dm >D> DC时可以发生相变但是不产生微裂纹，只产生残余应力。RyW红软基地
3) 表面残余压应力增韧                 RyW红软基地
控制氧化锆使其表面发生四方单斜相变，获得表面压应力RyW红软基地
裂纹多起始于表面RyW红软基地
裂纹为拉应力状态RyW红软基地
手段：研磨或喷砂RyW红软基地
化学方法RyW红软基地
快速低温处理RyW红软基地
几种典型的ZrO2增韧陶瓷RyW红软基地
通常的ZrO2 增韧陶瓷有：ZrO2- MgO，ZrO2- Al2O3，ZrO2- Y2O3，ZrO2- CaO，现在发展了ZrO2-CeO2，Y2O3- ZrO2-HfO2等。此外还有晶须(纤维)-ZrO2复合增韧陶瓷。RyW红软基地
用氧化锆增韧的陶瓷材料的性能RyW红软基地

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